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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von flächigen Substraten.
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In der Halbleiter- sowie der Solarzellentechnik ist es bekannt, flächige Substrate aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere Halbleitermaterialien, die unterschiedliche Formen aufweisen können, unterschiedlichen Prozessen auszusetzen.
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Dabei werden die Substrate häufig sowohl Einzelbehandlungsprozessen als auch Chargenprozessen, d. h. Prozessen bei denen mehrere Substrate gleichzeitig behandelt werden, ausgesetzt. Sowohl für Einzelprozesse als auch für Chargenprozesse müssen die Substrate jeweils in eine gewünschte Behandlungsposition gebracht werden. Bei Chargenprozessen geschieht dies häufig dadurch, dass die Substrate aus Aufnahmekassetten, in sogenannte Boote eingesetzt werden. Sowohl die Aufnahmekassetten als auch die Boote besitzen jeweils Aufnahmen für eine Vielzahl von Substraten. In den Aufnahmen werden die Wafer in der Regel jeweils parallel zueinander angeordnet, wobei sich jedoch der Abstand zwischen den Substraten zwischen Aufnahmekassette und Boot unterscheiden kann. Die Aufnahmekassetten, die primär für Transportzwecke und gegebenenfalls Lagerzwecke eingesetzt werden bieten häufig einen besseren Halt der Substrate durch größere Berührungsflächen und können auch eine wenigstens teilweise Umschließung vorsehen, um die Substrate gegen Umwelteinflüsse während des Transport und/oder einer Lagerung zu schützen. Die Boote weisen hingegen eher eine offene Geometrie auf, um die Substrate einer gleichmäßigen Behandlung aussetzen zu können. Sowohl die Aufnahmekassetten als auch die Boote können allgemein auch als Substratträger bezeichnet werden.
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Für das Einsetzen und Herausnehmen von Substraten in die bzw. aus den Substratträgern sind unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung ist beispielsweise ein Roboter mit Sauggreifern oder Stiftgreifern vorgesehen, der die Substrate jeweils einzeln zwischen unterschiedlichen Substratträgern bewegt. Während des Handhabungsvorgangs fixieren die Sauggreifer jeweils ein Substrat mittels Unterdruck, während die Stiftgreifer jeweils ein Substrat mittels Haltestiften am Rand halten. Obwohl dieses Verfahren leicht unterschiedliche Abstände zwischen den Substratträgern erlaubt, ist diese Art der Umladung zwischen Substratträgern aufgrund des Einzeltransports sehr zeitaufwändig und auch mit einer hohen Fehlerrate behaftet. Weiterhin sind solche Roboter teuer, da sie eine aufwendige Mechanik mit mehreren Antriebsvorrichtungen für verschiedene Abschnitte eines Roboterarms aufweisen, die genau aufeinander abgestimmt sein müssen, da eine hohe Positionsgenauigkeit erforderlich ist. Außerdem ist die Steuerung und Programmierung und Kalibrierung eines solchen Roboters kompliziert und aufwändig, und zahlreiche Sensoren sind notwendig, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen.
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Bei einer anderen Vorrichtung sind sogenannte Kämme vorgesehen, welche eine Auflage mit einer Vielzahl von Schlitzen zur Aufnahme der Substrate aufweisen. Dabei stehen die Substrate frei in den Schlitzen, was leicht dazu führen kann, dass sie bei ungleichmäßigen Bewegungen oder Erschütterungen kippen oder herausfallen. Die Auflage ist üblicherweise mit einer Hubvorrichtung verbunden, um eine Hubbewegung zum Ausheben der Substrate aus einem jeweiligen Substratträger zu ermöglichen. Zum Ausheben der Substrate Wird die Auflage von unten derart in die Substratträger eingeführt, dass die Substrate in den Schlitzen aufgenommen werden, und anschließend werden sie gemeinsam aus dem Substratträger angehoben. In der angehobenen Stellung werden die Substrate dann üblicherweise über entsprechende Kantengreifer, die eine Vielzahl von Substraten aufnehmen, zu einem weiteren Kamm transportieren und darauf abgesetzt. Der Kamm wird dann in einen anderen Substratträger abgesenkt, um die Substrate darin aufzunehmen. Dieses Verfahren beschleunigt zwar den Umladevorgang ist aber nicht für Substratträger mit unterschiedlichen Abständen zwischen Aufnahmen geeignet. Auch sind immer noch mehrere aufeinander abgestimmte Prozesse, die jeweils eine hohe Positioniergenauigkeit unterschiedlicher und separat bewegbarer Elemente erforderlich.
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In der Solarzellentechnik besitzen die Substrate häufig eine rechteckige Grundform mit parallelen Seitenkanten und gegebenenfalls schrägen Eckbereichen, während in der Halbleitertechnik häufiger runde Substrate eingesetzt werden.
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Die von der Erfindung zu lösende Aufgabe liegt daher im Bereitstellen einer Transportvorrichtung sowie eines Transportverfahrens für flächige Substrate, die bzw. das wenigstens eines der oben genannten Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 10.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine hier beschriebene Transportvorrichtung zum gleichzeitigen Transportieren einer Vielzahl von flächigen Substraten, insbesondere einer Vielzahl von Siliziumsubstraten, die wenigstens ein Paar von gegenüberliegenden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kanten entlang eines Transportpfades aufweisen. Die Transportvorrichtung weist folgendes auf: eine Vielzahl von drehbar gelagerten Transportrollen mit zueinander im wesentlichen parallelen Drehachsen, wobei die Transportrollen auf wenigstens einer Seite, vorzugsweise unterhalb, des Transportpfades angeordnet sind, weiter wenigstens einen Substratträger, in dem die flächigen Substrate in Richtung der Drehachse der Transportrollen stapelbar sind, wobei der Substratträger so ausgebildet ist, dass zumindest eine der drehbar gelagerten Transportrollen in Kontakt mit einer Kante des wenigstens einen Paares der gegenüberliegenden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kanten der flächigen Substrate bringbar ist, während die flächigen Substrate in dem Substratträger angeordnet sind und eine Antriebsvorrichtung, die geeignet ist, die Substrate zur Bewegung entlang des Transportpfades anzutreiben. Eine Transportvorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist einfach aufgebaut und kann eine große Anzahl von Substraten in kurzer Zeit direkt aus einem ersten Substratträger in einen zweiten Substratträger transportieren. Weiterhin ist die Transportvorrichtung im Vergleich zu den oben erwähnten bekannten Transportvorrichtungen einfach zu steuern.
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Bei einer Ausführung der Transportvorrichtung ist die Antriebsvorrichtung zumindest mit einem Teil der Transportrollen verbunden und ist geeignet, im Betrieb die Transportrollen zu drehen. Bei einer anderen Ausführung der Transportvorrichtung weist die Antriebsvorrichtung einen Linearantrieb auf und ist geeignet, im Betrieb die Substrate entlang des Transportpfades zu schieben oder zu ziehen. Dies sind alternative Möglichkeiten, einen einfachen und leicht zu steuernden Transport der Substrate zu erreichen.
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Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der Transportrollen zum Transportpfad hin und von ihm weg bewegbar. So können die Transportrollen in Kontakt mit den Substraten gebracht werden, um sie aufzunehmen, und können gelöst werden, um sie freizugeben.
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Vorteilhafterweise weist zumindest ein Teil der Transportrollen umlaufende Führungsnuten auf, um eine Führung für die transportierten Substrate vorzusehen. So kann verhindert werden, dass die Substrate während des Transportes umkippen.
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Bei einer Ausführung der Transportvorrichtung ist der Abstand der umlaufenden Führungsnuten in Längsrichtung der Transportrollen von wenigstens einer Transportrolle zu einer in Richtung des Transportpfades nächsten Transportrolle unterschiedlich. So kann die Packungsdichte der gestapelten Substrate während des Transportes verändert werden.
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Die Substrate sind während des Transportes vorzugsweise mit wenigstens zwei Transportrollen in Kontakt, um ein Verkippen der Substrate zu verhindern und einen sicheren Transport zu gewährleisten.
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Vorteilhafterweise ist eine weitere Vielzahl von drehbar gelagerten Transportrollen entlang des Transportpfades gegenüberliegend zu der Vielzahl von drehbar gelagerten Transportrollen angeordnet, so dass Transportrollen vorzugsweise unterhalb und oberhalb des Transportpfades angeordnet sind. Bei dieser Anordnung werden die Substrate sicher und beabstandet gehalten.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Transportvorrichtung ist die Vielzahl von drehbar gelagerten Transportrollen auf zwei Seiten entlang des Transportpfades in Transportrichtung versetzt angeordnet. So kann eine Druckbelastung in den Substraten während des Transportes beeinflusst werden.
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Der wenigstens eine Substratträger weist vorzugsweise eine Vielzahl von Substrataufnahmen auf, in denen flächige Substrate vertikal stehend aufnehmbar sind. Bei einer solchen Ausrichtung wird ein Durchbiegen der Substrate durch ihr Eigengewicht verhindert und eine mögliche Verschmutzung während der Lagerung verringert.
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Vorzugsweise ist ein zweiter Substratträger am Ende des Transportpfades angeordnet. So kann die Vielzahl von Substraten aus dem Substratträger direkt in einen zweiten Substratträger transportiert werden oder zwischen den Substratträgern hin und her transportiert werden.
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Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von flächigen Substraten, insbesondere von Siliziumsubstraten, die wenigstens ein Paar von gegenüberliegenden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kanten aufweisen, entlang eines Transportpfades. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Anordnen einer Vielzahl von flächigen Substraten in einem Substratträger an einer ersten Position entlang des Transportpfades, Kontaktieren von wenigstens einer Kante des wenigstens einen Paares der im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kanten der Substrate mit wenigstens einer drehbar gelagerten Transportrolle, vorzugsweise von unten; und Drehen der wenigstens einen Transportrolle zum gemeinsamen Transportieren der Vielzahl von Substraten aus dem Substratträger heraus und entlang des Transportpfades. Ein solches Transportverfahren ist einfach und kann eine große Anzahl von Substraten in kurzer Zeit direkt aus einem ersten Substratträger in einen zweiten Substratträger transportieren. Weiterhin ist das Transportverfahren im Vergleich zu den oben erwähnten bekannten Transportverfahren einfach zu steuern.
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Vorzugsweise erfolgt das Kontaktieren der wenigstens einen Kante mit einer Vielzahl von Transportrollen mit zueinander im wesentlichen parallelen Drehachsen. So kann ein sicherer Transport der Substrate erreicht werden, und die Substrate können fehlerfrei in einen weiteren Substratträger eingeführt werden.
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Gemäß einer Ausführung weist das Transportverfahren den Schritt auf, die Vielzahl von Substraten aus dem Substratträger direkt in einen zweiten Substratträger zu transportieren. So können die Substrate schnell und fehlerfrei umgeladen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführung erfolgt das Drehen der wenigstens einen Transportrolle in einer ersten Richtung, und das Transportverfahren weist nach dem Transportieren der Vielzahl von Substraten aus dem Substratträger heraus folgende Schritte auf: Entfernen des Substratträgers von der ersten Position entlang des Transportpfades; Einsetzen eines zweiten Substratträgers an die ersten Position; Drehen der wenigstens einen Transportrolle in einer zweiten Richtung zum gemeinsamen Transportieren der Vielzahl von Substraten in den zweiten Substratträger.
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Das Transportverfahren weist vorteilhafterweise weiter den Schritt auf, zumindest einen Teil der Transportrollen zum Kontaktieren der Substrate zum Transportpfad hinzu bewegen. So können die Substrate präzise in Kontakt mit den Transportrollen gebracht werden.
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Bei einer Ausführung des Verfahrens wird ein Abstand von wenigstens zwei der Substrate in Richtung der Drehachsen der Transportrollen während des Transportes entlang des Transportpfades zu verändert. So kann die Packungsdichte der gestapelten Substrate während des Transportes verändert werden.
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Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten und Vorteile derselben wird bzw. werden nachfolgend an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht der Transportvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei einige Elemente zur besseren Darstellung teilweise aufgeschnitten sind;
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2 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Transportvorrichtung in einem ersten Betriebszustand, gesehen aus der Richtung des Pfeils A in 1;
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3 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Transportvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand, gesehen aus der Richtung des Pfeils A in 1;
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4 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Transportvorrichtung gesehen entlang des Pfeils B in 1;
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5 eine Seitenansicht eines Teils der in 2 gezeigten Transportvorrichtung, die eine mögliche Anordnung von Transportrollen zeigt;
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6 eine Seitenansicht eines Teils der in 2 gezeigten Transportvorrichtung, die eine alternative Anordnung von Transportrollen zeigt;
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7 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung der Transportvorrichtung in einem ersten Betriebszustand, ähnlich der 2;
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8 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung der Transportvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand, ähnlich der 3.
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In der Beschreibung verwendete Begriffe wie oben, unten, links und rechts beziehen sich auf die Darstellung in den Zeichnungen und sind nicht einschränkend zu sehen. Sie können aber bevorzugte Ausführungen beschreiben. Die Formulierung „im Wesentlichen” bezogen auf parallel, soll Abweichungen von bis zu 10 Grad, vorzugsweise von weniger als 2 Grad umfassen.
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Die Formulierung „im Wesentlichen” bezogen auf senkrecht oder Winkelangaben soll Abweichungen von ≤ 5% umfassen vorzugsweise < 1%.
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Flächige Substrate im Sinne dieser Beschreibung sind insbesondere Substrate aus Halbleitermaterial, wie beispielsweise Wafer für die Halbleiter- oder Solarzellentechnik. Der Begriff flächige Substrate kann sich aber allgemein auch auf andere Substrate, wie Bleche, Leiterplatten, Scheiben oder sonstige plattenförmige Werkstücke beziehen, die unterschiedlichste Formen haben können. Die üblichen Formen sind quadratisch, rechteckig, rund oder Mischformen, beispielsweise ein Kreis mit zwei oder vier gegenüberliegenden abgeschnittenen Segmenten.
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1 zeigt eine Transportvorrichtung 1 zum gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von flächigen Substraten 3, welche einen Substratträger 5, Transportrollen 7 und einen Rahmen 8 mit einer Antriebsvorrichtung 9 zum Antrieb der Transportrollen 7 aufweist. Die Substrate 3 werden während des Betriebs entlang eines Transportpfades 10 transportiert. Mit Hilfe der Transportvorrichtung 1 kann eine große Anzahl von Substraten 3 in kurzer Zeit direkt aus einem ersten Substratträger 5 beispielsweise in einen zweiten Substratträger 5 transportiert werden.
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Die Transportvorrichtung 1 und das unten beschriebene Transportverfahren werden insbesondere zum Transport von Wafern in Betracht gezogen. Wafer werden beispielsweise in der Photovoltaik und bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet. Für den Einsatz in der Photovoltaik werden hauptsächlich polykristalline Wafer verwendet, während in der Schaltungstechnik hauptsächlich einkristalline Silizium-Wafer verwendet werden. Wie oben bemerkt, sind die hier beschriebene Transportvorrichtung 1 und das Transportverfahren auch für andere Einsatzzwecke geeignet, beispielsweise für die Handhabung von Leiterplatten in der Elektronik oder die Handhabung von Komponenten für Flachbildschirme usw.. Im Folgenden wird daher allgemein von flächigen Substraten 3 gesprochen.
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Die Transportvorrichtung 1 ist so angeordnet, dass die Substrate 3 eine vertikale Ausrichtung haben. Das heißt, die Transportvorrichtung 1 ist in den Figuren derart gezeigt, dass sich die Erdoberfläche in den Figuren unten befindet. Diese Ausrichtung ist für den Transport von Halbleiter-Wafern vorteilhaft, da diese vergleichsweise dünn sind und leicht brechen können. Bei einem hegenden Transport, bei dem der Wafer (das Substrat 3) im Wesentlichen flach und horizontal liegt, könnten Wafer durch ihr Eigengewicht und/oder Erschütterungen durchgebogen und beschädigt werden. Für andere flächige Substrate 3 kann jedoch auch eine liegende Ausrichtung vorteilhaft sein. Beispielsweise wären zu transportierende Leiterplatten auch in einem „liegenden” Zustand transportierbar, da sie vergleichsweise leicht und unempfindlich sind.
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Der Substratträger 5 weist zwei parallel verlaufenden Seitenplatten 11 auf, welche durch eine Vielzahl von Streben 13 verbunden ist. Die vordere Seitenplatte 11 des Substratträgers 5 ist in 1 weggelassen, um eine bessere Darstellung zu ermöglichen. In einem Teil der Streben 13 sind Vertiefungen 14 ausgeführt, die zur Aufnahme der Substrate 3 dienen (siehe 1). Die Vertiefungen 14 sind so geformt, dass der Rand eines Substrates 3 in die Vertiefung 14 eingeführt werden kann. Die Vertiefungen 14 haben einen Abstand voneinander, so dass beim Einführen von mehreren Substraten 3 ein geringfügiger Abstand zwischen den Substraten 3 existiert. Es können beispielsweise zwanzig Vertiefungen 14 in den Streben 13 vorgesehen sein, so dass 20 Substrate 3 nebeneinander in einem Stapel getragen werden können.
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Die Substratträger 5 können beispielsweise Transportsubstratträger oder Prozesssubstratträger sein. Die Prozesssubstratträger dienen zum Halten von Substraten während eines Behandlungsprozesses, z. B. während einer Wärmebehandlung. Die Prozesssubstratträger sind daher aus einem thermisch belastbaren und/oder chemisch beständigen Material. Die Transportsubstratträger dienen in erster Line zum Transport und zur Lagerung von Substraten 3. Daher können die Transportsubstratträger aus einem kostengünstigen Material sein und müssen nicht unbedingt aus einem thermisch belastbaren und/oder chemisch beständigen Material gefertigt sein. Ein Substratträger 5 wird in dem Fall, dass die Substrate 3 Wafer sind, auch Waferboot genannt.
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Der Ausdruck ”Stapel”, wie er hier verwendet wird, meint nicht eine Vielzahl von direkt aneinander liegenden Substraten 3, sondern vielmehr eine stapelartige Anordnung von flächigen Substraten 3, zwischen denen sich ein kleiner Abstand befindet. Außerdem bedeutet der Ausdruck ”Stapel” nicht, dass die Substrate 3 notwendigerweise von unten nach oben aufeinander liegend gestapelt sind, sondern vielmehr allgemein in einer stapelartigen Anordnung als Packung angeordnet sind. Ein solcher Stapel von Substraten 3 kann liegend, schräg, oder auch senkrecht angeordnet sein. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stapel so angeordnet, dass die einzelnen Substrate 3 vertikal aufrecht stehen.
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Die Seitenplatten 11 des Substratträgers 5 sind so geformt, dass die Transportrollen 7 in Kontakt mit den Rändern der Substrate 3 kommen können. Dies ist beispielsweise in 1 und 2 zu sehen, wo die Seitenplatten 11 Ausschnitte aufweisen, in denen sich die Transportrollen 7 befinden. Die unten angeordneten Streben 13a sind im Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sie Freiräume dazwischen vorsehen, in denen die Transportrollen 7 angeordnet werden können.
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Der Transportpfad 10 ist ein geradliniger Transportpfad, wie er am Besten in 2 und 3 zusehen ist. Der Transportpfad 10 läuft in dem gezeigten Ausführungsbeispiel direkt in einer Linie von einem linken Substratträger 5 zu einem rechten Substratträger 5. Die Substrate 3 befinden sich also vor dem Transport durch die Transportvorrichtung 1 im linken Substratträger 5 und befinden sich nach dem Transportvorgang im rechten Substratträger 5. Der Transportpfad 10 verläuft im gezeigten Ausführungsbeispiel horizontal.
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Es sei bemerkt, dass die Transportvorrichtung 1 alternativ auch nur zum Beladen eines Substratträgers 5 mit einer Vielzahl von Substraten 3 geeignet ist. Genauso ist die Transportvorrichtung 1 auch geeignet, einen Stapel aus Substraten 3 aus nur einem Substratträger 5 zu entladen und beispielsweise in eine Behandlungskammer oder eine Verpackungsstation einzuführen. Die Transportvorrichtung 1 kann also einen oder mehrere Substratträger 5 aufweisen.
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Die Transportrollen 7 der Transportvorrichtung 1 sind aufgeteilt in untere Transportrollen 7a (unterhalb des Transportpfades 10) und obere Transportrollen 7b (oberhalb des Transportpfades 10). Die Transportrollen 7 weisen eine parallele Drehachse auf und erstrecken sich über die Breite des Substratträgers 5. Die Transportrollen 7 sind bei der gezeigten Ausführung nur auf einer Seite im Rahmen 8 der Transportvorrichtung 1 gelagert. Wie in 4 gezeigt, stehen die Transportrollen 7 vom Rahmen 8 vor und weisen umlaufende Führungsnuten 15 auf, in denen jeweils der Rand eines Substrates 3 aufgenommen werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform könnten nur die unteren Transportrollen 7a mit Führungsnuten 15 versehen sein, während die oberen Transportrollen 7b eine glatte Außenfläche aufweisen. In einem solchen Fall wird ein sicherer Transport der Substrate beispielsweise gewährleistet, wenn die unteren Transportrollen Führungsnuten aufweisen, die hinreichend tief sind, und ein seitliches Verkanten der Substrate in den Führungsnuten vermieden wird.
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In noch einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand der Führungsnuten 15 der Transportrollen 7 nicht immer gleich. Der Abstand der Führungsnuten 15 kann entlang des Transportpfades 10 von einer Transportrolle 7 zur nächsten in Richtung des Transportpfades 10 geringfügig zunehmen oder abnehmen. Wenn bei einer solchen Ausführung der Führungsnuten 15 ein Substrat 3 beispielsweise in den am weitesten links liegenden Transportrollen 7 der 2 getragen wird, besteht ein geringerer Abstand zwischen den einzelnen Substraten 3 als wenn die Substrate in den Führungsnuten 15 der am weitesten rechts liegenden Transportrollen 7 in 2 gehalten werden. In solchen Fällen sollten die Führungsnuten 15 der Transportrollen 7 etwas breiter als die Substratdicke ausgelegt sein, so dass sie eine entsprechende Schrägstellung der Substrate 3 in den Führungsnuten 15 erlauben, die durch die leichte Richtungsänderung von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7 verursacht wird, ohne die Substrate 3 dabei Kräften auszusetzen, welche aus einer Berührung zwischen den Substraten 3 und den Seitenwänden der Führungsnuten 15 resultieren und welche einen Bruch der Substrate 3 zur Folge haben könnten.
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Eine etwas breitere Ausführung der Führungsnuten 15 ist auch dann erforderlich, wenn zwar der Abstand zwischen den Substraten 3 gleich bleiben soll, die Substrate 3 oder der Substratstapel aber auf einem gekrümmten Transportpfad 10 geführt werden sollen. Ein gekrümmter Transportpfad 10 ist in der Ansicht der 2 und 3 geradlinig, weist aber eine leichte Krümmung aus der Zeichnungsebene der 2 auf, das heißt in 4 eine Krümmung nach links oder rechts. Ein gekrümmter Transportpfad 10 kann in einer Transportvorrichtung 1 verwirklicht werden, bei der die Drehachsen der Transportrollen 7 parallel zueinander angeordnet sind, wobei aber die Führungsnuten 15 von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7 in geringem Maße senkrecht zur Zeichnungsebene versetzt sind. Wenn beispielsweise in der 2 die Führungsnuten 15 der Transportrollen 7 im Verlauf von links nach rechts aus der Zeichnungsebene versetzt sind, würden sich die Substrate 3 während des Transportes von links nach rechts geringfügig aus der Zeichnungsebene herausbewegen. Alternativ kann ein gekrümmter Transportpfad 10 in einer Transportvorrichtung 1 verwirklicht werden, bei der die Drehachsen der Transportrollen 7 zwar im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, jedoch einen kleinen Winkel von bis zu 10 Grad, vorzugsweise von weniger als 2 Grad zueinander einnehmen. Die Führungsnuten 15 von einer Transportrolle 7 sind so angeordnet, dass ein transportiertes Substrat 3 in die Führungsnuten 15 der nächsten Transportrolle 7 einläuft. Wenn beispielsweise in der 2 die Drehachsen der Transportrollen 7 im Verlauf von links nach rechts immer weiter gekippt werden, z. B. in einem Winkel von 2 Grad von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7, würden sich die Substrate 3 während des Transportes von links nach rechts geringfügig aus der Zeichnungsebene herausbewegen. Vorzugsweise werden in derartigen Fällen die Substrate 3 oberhalb und unterhalb des Transportpfades 10 von Transportrollen 7 gehalten.
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Es sei bemerkt, dass die Transportrollen 7 auch auf zwei Seiten gelagert sein könnten. Bei einer solchen Ausführung erstreckt sich der Rahmen 8 auf beiden Seiten der Transportrollen 7. Die Lagerung der Transportrollen 7 auf beiden Seiten ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Transportvorrichtung 1 für schwere Substrate 3 verwendet werden soll. In diesem Fall können zumindest die unten angeordneten Transportrollen 7a auf zwei Seiten gelagert werden, um das Gewicht der schweren Substrate 3 besser zu tragen. Um eine noch größere Steifigkeit zu erreichen, können die unteren Transportrollen 7a und die oberen Transportrollen 7b auf zwei Seiten gelagert sein.
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Die unteren Transportrollen 7a sind im Rahmen 8 derart gelagert, dass sie sich zu den oberen Transportrollen 7b hin und von diesen weg bewegen können, d. h. in den Figuren nach unten und oben. Somit können die unteren Transportrollen 7a eine Ruhestellung (2) einnehmen, in der sie nach unten verschoben sind. In der Ruhestellung kann der Substratträger 5 zwischen die Transportrollen 7 eingeführt werden, ohne dass die Transportrollen 7 in Kontakt mit den Substraten 3 im Substratträger 5 kommen. Weiterhin können die unteren Transportrollen 7a eine Transportstellung (3) einnehmen, in der sie nach oben zu den unteren Rändern der Substrate 3 hin verschoben sind und mit diesen in Kontakt stehen. In der Transportstellung sind die Substrate 3 von den unteren Streben 13a des Substratträgers 5 abgehoben, und die oberen Ränder der Substrate 3 stehen in Kontakt mit den oberen Transportrollen 7b. Die oberen Transportrollen 7b stehen bei dieser Ausführungsform fest an einer Stelle, die das Einführen eines Substratträgers 5 mit Substraten 3 zwischen die Transportrollen 7 gestattet.
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In einer Ausführungsform, bei der ein Transport in horizontaler Richtung erfolgt, können die oberen Transportrollen 7b weggelassen werden, da die oberen Transportrollen 7b nur zur Führung und nicht zum Tragen oder Andrücken dienen. Sofern die Führungsnuten 15 bei aufgenommenen Substraten 3 kein zu großes Spiel aufweisen besteht nicht die Gefahr, dass die Substrate 3 während des Transportes zur Seite umfallen (in 4 nach links oder rechts). Eine derartige Ausführungsform bietet sich hauptsächlich bei geradlinigem Transport an.
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Es wird auch ein vertikaler Transportpfad 10 in Betracht gezogen, also von unten nach oben oder umgekehrt, das heißt mit der oder gegen die Schwerkraftrichtung. Bei einem vertikalen Transportpfad 10 ist eine Vielzahl von Transportrollen 7 auf beiden Seiten des Transportpfades 10 angeordnet. Sobald diese Transportrollen 7 eine Transportstellung in Kontakt mit den Rändern der Substrate 3 eingenommen haben, werden die Substrate 3 zwischen den Transportrollen 7 geklemmt. Dadurch entsteht eine ausreichende Reibkraft, die verhindert, dass die Substrate 3 während des Transportvorgangs durch die Schwerkraft nach unten rutschen. Die Andruckkraft der Transportrollen 7 wird so gewählt, dass die Substrate 3 nicht beschädigt werden.
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Die Transportrollen 7 sind so angeordnet, dass ein Substrat 3 immer mit wenigstens zwei Transportrollen 7 in Kontakt steht. Mit Bezug auf 5 und 6 sind beispielhafte Anordnungen der Transportrollen 7 auf beiden Seiten des Transportpfades 10 gezeigt.
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In 5 ist eine ähnliche Anordnung der Transportrollen 7 gezeigt, wie in 2. In der Ausführung der 5 ist ein Substrat 3 immer in Kontakt mit mindestens zwei Transportrollen 7, nämlich mit mindestens einer unteren Transportrolle 7a und mindestens einer oberen Transportrolle 7b. Bei der in 6 gezeigten Ausführung, ist ein Substrat 3 während des Transportes ebenfalls immer in Kontakt mit mindestens drei Transportrollen 7, nämlich mit entweder zwei unteren Transportrollen 7a und einer oberen Transportrolle 7b oder mit zwei oberen Transportrollen 7b und einer unteren Transportrolle 7a.
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Die Antriebsvorrichtung 9 der Transportvorrichtung 1 ist mit dem Rahmen 8 der Transportvorrichtung 1 verbunden, und die Transportrollen 7 sind mit der Antriebsvorrichtung 9 verbunden. Die Antriebsvorrichtung 9 ist geeignet, die Transportrollen 7 zur Drehung anzutreiben. Es sei bemerkt, dass nicht alle Transportrollen 7 angetrieben sein müssen. Die Antriebsvorrichtung 9 kann als Direktantrieb für jede Transportrolle 7 ausgeführt sein oder kann einen Riemenantrieb aufweisen, der eine Vielzahl von Transportrollen 7 antreibt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind nur die unteren Transportrollen 7a angetrieben. Es kann alternativ ein Teil der unteren Transportrollen 7a und/oder ein Teil der oberen Transportrollen 7b angetrieben sein.
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Im Folgenden wird der Betrieb der Transportvorrichtung 1 beschrieben. Zuerst wird eine Vielzahl Von Substraten 3 in dem Substratträger 5 in einem Stapel angeordnet. Zwischen den Substraten 3 ist ein kleiner Abstand vorgesehen, der durch den oben erwähnten Abstand der Vertiefungen 14 in den unteren Streben 13a und in der seitlichen Strebe 13b des Substratträgers 5 verursacht wird. Der mit Substraten 3 befüllte Substratträger 5 wird auf der linken Seite in 2, d. h. an einer ersten Position des Transportpfades 10 angeordnet. Die Transportrollen 7 befinden sich in ihrer Ruhestellung und berühren zu diesem Zeitpunkt noch nicht die Kanten der Substrate 3.
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Im nächsten Schritt werden die Transportrollen 7 in die Transportstellung gebracht, d. h. zueinander hin bewegt, bis sie die Kanten der Substrate 3 berühren. Wie oben erwähnt, werden mehrere Möglichkeiten in Betracht gezogen, wie die Transportrollen 7 in die Transportstellung gebracht werden können.
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Bei der gezeigten Ausführungsform, bei der die oberen Transportrollen 7b feststehen und die unteren Transportrollen 7a bewegbar zum Rahmen 8 aufgehängt sind, werden nur die unteren Transportrollen 7a nach oben bewegt, um die Substrate 3 von den unteren Streben 13a abzuheben. In der Transportstellung der unteren Transportrollen 7a sind die Substrate 3 angehoben und berühren mit ihrer oberen Kante die oberen Transportrollen 7b.
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Bei einer Ausführungsform, bei der sowohl die unteren Transportrollen 7a als auch die oberen Transportrollen 7b bewegbar bezüglich des Rahmens 8 sind, werden sowohl die unteren Transportrollen 7a nach oben bewegt werden, bis die Substrate 3 von den unteren Streben 13 des Substratträgers 5 abgehoben werden, als auch die oberen Transportrollen 7b nach unten bewegt, bis sie in Kontakt mit den oberen Kanten der Substrate 3 kommen.
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Bei einer Ausführungsform, bei der keine oberen Transportrollen 7b vorgesehen sind, werden nur die unteren Transportrollen 7a angehoben, bis die Substrate 3 nicht mehr mit ihren untern Kanten auf den unteren Streben 13a aufliegen.
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In einem weiteren Schritt werden die angetriebenen Transportrollen 7 mittels der Antriebsvorrichtung 9 in Drehung versetzt. Die Substrate 3 werden durch diese Drehung hochkant auf ihren Kanten stehend in Drehrichtung der Transportrollen 7 transportiert. Die Substrate 3 kommen auf ihrem Weg über den Transportpfad 10 (in 2 von links nach rechts) der Reihe nach in Kontakt mit den angeordneten Transportrollen 7 und werden bis zur Endposition auf der rechten Seite der 2 transportiert. In der Endposition sind die Substrate 3 in dem zweiten, rechten Substratträger 5 angeordnet. Somit erfolgt ein Transport direkt von einem ersten Substratträger 5 in einen zweiten Substratträger 5.
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Wie oben erwähnt, können die Substrate 3 statt in einen zweiten Substratträger 5 alternativ in eine Behandlungsvorrichtung, in eine Behandlungskammer, in eine Verpackungsvorrichtung oder eine Verpackung transportiert werden.
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In einem Fall, bei dem die Führungsnuten 15 der Transportrollen 7 von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7 in Richtung des Transportpfades 10 unterschiedlich sind, wird der Abstand der Substrate 3 entlang des Transportpfades 10 verändert. Beispielsweise kann der Abstand der Führungsnuten 15 von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7 auf dem Transportpfad 10 um 0,1 bis 1,0 mm vergrößert werden. Die in Transportrichtung vordere Kante eines Substrates 3 wird beim Eintreten in die Führungsnuten 15 der nächsten Transportrolle 7 auf dem Transportpfad 10 leicht nach links oder rechts in 4 abgeleitet. So wird beispielsweise nach dem Durchlaufen von zehn aufeinander folgenden Transportrollen 7 auf dem Transportpfad 10 ein zusätzlicher Abstand von 1,0 bis 10 mm zwischen den Substraten 3 erzeugt. Dies kann beispielsweise für einen Beschichtungsvorgang oder für das Verpacken vorteilhaft sein. Auch bei dieser Ausführung erfolgt ein Transport direkt von einem ersten Substratträger 5 in einen zweiten Substratträger 5.
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Wie oben erwähnt, ist es bei einer Ausführung der Transportvorrichtung 1 möglich, die Substrate auf einem gekrümmten Transportpfad 10 zu führen. Im Betrieb wird bei dieser Ausführung ebenfalls zuerst eine Vielzahl von Substraten 3 in dem Substratträger 5 in einem Stapel angeordnet. Im nächsten Schritt werden die Transportrollen 7 in die Transportstellung gebracht, d. h. zueinander hin bewegt, bis sie die Kanten der Substrate 3 berühren. In einem weiteren Schritt werden die angetriebenen Transportrollen 7 mittels der Antriebsvorrichtung 9 in Drehung versetzt. Die Substrate 3 werden durch diese Drehung hochkant auf ihren Kanten stehend in Drehrichtung der Transportrollen 7 transportiert.
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Wenn die Führungsnuten 15 von aufeinanderfolgenden Transportrollen 7 im Transportpfad 10 senkrecht zur Zeichnungsebene der 2 versetzt sind, kann der Versatz der Führungsnuten 15 von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7 beispielsweise 0,1 bis 1,0 mm betragen. Wenn man 4 betrachtet, wird die in Transportrichtung vordere Kante eines Substrates 3 beim Eintreten in die Führungsnuten 15 der nächsten Transportrolle 7 auf dem Transportpfad 10 leicht nach links oder rechts abgeleitet.
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Wenn die Drehachsen von aufeinander folgenden Transportrollen 7 im Transportpfad 10 einen kleinen Winkel zueinander einnehmen, kann der Winkel von einer Transportrolle 7 zur nächsten Transportrolle 7 beispielsweise 2 Grad betragen. Wenn man 4 betrachtet, wird die in Transportrichtung vordere Kante eines Substrates 3 beim Eintreten in die Führungsnuten 15 der nächsten Transportrolle 7 auf dem Transportpfad 10 leicht nach links oder rechts abgeleitet. Wenn beispielsweise zehn aufeinanderfolgende Transportrollen 7 jeweils im 2 Grad zueinander gekippt sind, ändert sich die Richtung der Substrate 3 auf dem Transportpfad 10 um 20 Grad.
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Bei einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird ebenfalls zuerst eine Vielzahl von Substraten 3 in einem ersten Substratträger 5 in einem Stapel angeordnet, beispielsweise in einem Transportsubstratträger. Der erste Substratträger 5 wird an einer ersten Position des Transportpfades 10 zwischen den Transportrollen 7 angeordnet (links in 2). Im nächsten Schritt werden die Transportrollen 7 in die Transportstellung gebracht, d. h. zueinander hin bewegt, bis sie die Kanten der Substrate 3 berühren. In einem weiteren Schritt werden die angetriebenen Transportrollen 7 mittels der Antriebsvorrichtung 9 zunächst in einer ersten Richtung in Drehung versetzt. Die Substrate 3 werden durch diese Drehung hochkant auf ihren Kanten stehend in Drehrichtung der Transportrollen 7 transportiert, z. B. nach rechts in 2. Nachdem die Substrate 3 aus dem ersten Substratträger 5 heraus transportiert sind, wird die Drehung Transportrollen 7 angehalten. Die Substrate 3 werden weiter durch die Transportrollen 7 gehalten. Dann wird der erste Substratträger 5 aus dem Transportpfad entfernt. Anstelle des ersten Substratträgers 5 wird nun ein zweiter Substratträger an die ersten Position gesetzt, z. B. ein Prozesssubstratträger. Danach werden die Transportrollen 7 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung gedreht, um die Substrate 3 in 2 nach links gemeinsam in den zweiten Substratträger zu transportieren.
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Alternativ wird ein in den 7 und 8 gezeigtes Ausführungsbeispiel in Betracht gezogen, das sich nur hinsichtlich des Antriebs der Substrate 3 von dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 unterscheidet. Daher werden die oben beschriebenen Bauteile hier nicht noch einmal beschrieben. Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 werden die Substrate 3 mit einer nicht mit den Transportrollen 7 verbundenen Antriebsvorrichtung 19 entlang des Transportpfades 10 bewegt. Diese alternative Antriebsvorrichtung 19 ist in den 7 und 8 als Schiebevorrichtung gezeigt und kann beispielsweise ein Hydraulikzylinder, ein Pneumatikzylinder oder ein elektrischer Linearantrieb sein. Die alternative Antriebsvorrichtung 19 weist eine Schubstange 20 auf, an deren Ende ein Kontaktelement 21 angebracht ist. Die alternative Antriebsvorrichtung 19 kann aber auch in den 7 und 8 auf der rechten Seite angeordnet sein und als Zugvorrichtung ausgeführt sein. Im Fall einer Schiebevorrichtung ist das Kontaktelement 21 eine Querstange, welche die Substrate 3 an ihren in Transportrichtung hinteren Kanten berührt und von links nach rechts schieben kann. Das Kontaktelement 21 kann auch Vertiefungen 14 aufweisen, um die Substrate 3 während des Transportes zu halten. Im Fall einer Zugvorrichtung ist das Kontaktelement 21 eine Querstange mit Greifern, welche die Substrate 3 an ihren in Transportrichtung vorderen Kanten greifen und von links nach rechts ziehen können. Die flächigen Substraten 3 werden im Betrieb an ihren Kanten entweder mit der Schiebevorrichtung angeschoben oder mit der Zugvorrichtung gezogen und in Transportrichtung entlang des Transportpfades auf den Transportrollen bewegt.
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Alternativ kann ein Transport der Substrate auch durch Schwerkraftwirkung erfolgen. Dabei wird der bezogen auf die Vorrichtung vorgegebene Transportpfad nicht parallel zur Erdoberfläche, sondern zur Erdoberfläche nach unten geneigt geführt, was durch entsprechende eine Schrägstellung der Transportvorrichtung erfolgen könnte.
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Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden können und/oder ausgetauscht werden können, sofern sie kompatibel sind. Ebenso können einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele weggelassen werden, sofern sie nicht zwingend notwendig sind. Dem Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich und offensichtlich, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.
